Введение 4
Актуальность 4
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СИСТЕМ «УМНОГО ДОМА» ПРЕДСТАВЛЕННЫХ НА РЫНКЕ 7
1.1. Анализ плат Arduino 7
1.2. Программно-аппаратные комплексы, реализуемые в системах умного дома 9
1.2.1. Система «умный дом» на базе оборудования ОВЕН 9
1.2.2. Система «умный дом» VIMAR By-me 10
1.2.3. Система «умный дом» be smart MY HOME Legrand & BTicino 11
1.2.4. Система «умный дом» iNels от компании Elko ep 13
1.2.5. Система «умный дом» от МегаФона - Life Control 14
1.3. Обзор традиционных подходов к проектированию пользовательских интерфейсов 16
1.4. Анализ традиционных способов реализации управления системами дома 16
1.5. Обоснование выбора платы Arduino 18
1.6. Выводы по главе 18
ГЛАВА 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ «УМНЫЙ ДОМ» 19
2.1 Постановка задачи 19
2.2 Функциональные требования к программному изделию 20
2.3 Архитектура системы 21
2.4 Структура работы программно-аппаратного комплекса 21
2.5 Выводы по главе 22
ГЛАВА 3. ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА РАЗРАБОТКИ И РЕАЛИЗАЦИИ
ПРОГРАММНО-АППАРАТНОГО КОМПЛЕКСА «УМНЫЙ ДОМ» 23
3.1 Особенности использования системы 23
3.1.1 Загрузка button (кнопок переключателей) 24
3.1.2 Реализация web-сервера 25
3.1.3 Организация индикации сигнализации на web ресурсе 25
3.1.4 Особенности организации удаленного управления системой 26
3.1.5 Отладка и тестирование разработанного сервиса, сравнение результатов работы с
имеющимися аналогами 27
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 29
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 30
ПРИЛОЖЕНИЕ
Системы типа «Умный дом» в последнее время стали обычным делом даже для жителей небольших городов, и тем более для столиц и мегаполисов. Управление энергетическими системами дома, обеспечение безопасности, контроль над расходом коммунальных ресурсов, экономия электроэнергии - все эти причины обеспечивают актуальность «умных» технологий. В настоящее время ни для кого не секрет, что за подобными технологиями будущее, и они будут развиваться. Актуальным остается вопрос о том, какой станет стратегия развития систем подобного рода, какие технологии будут использоваться для их разработки и эксплуатации.
«Умный дом» - это одна из приоритетных областей развития Интернета, в которой работает большое число людей, компаний и структур. Все они в настоящее время весьма активно включают в состав своих решений разнообразные функции управления потребительскими устройствами, а также реализуют обмен данными между этими устройствами. Например, операторы, оказывающие услуги связи, имеют большие шансы завоевать рынок умного дома в России, поскольку они способны обеспечить комплексный подход к организации работы в данном направлении: обеспечивают канал связи, наличие специального оборудования и достойный уровень его обслуживания. Использование современных каналов связи, датчиков, включенных в состав бытовых устройств и оборудования, а также наличие программного обеспечения, обеспечивающего согласование всех компонентов системы и управление ими, позволяет создать условия, при которых дом становится не только более безопасным, но и существенно экономить ресурсы. Потребление электроэнергии в зимнее время значительно увеличивает стоимость коммунальных платежей. День становится короче, необходимость включения света становится больше. Управление освещением поможет снизить энергопотребление и отключить освещение в комнатах, когда там никого нет. Система управления электропитанием может контролировать все бытовые приборы и отключать их, если никто не использует их. Термостаты, которые появляются сейчас, позволяют не только дистанционно управлять климатом и настраивать его на необходимые параметры, но и по- разному подходить к решению проблемы. Например, в просторной квартире или большом доме нет причин для нагрева кухни в ночное время.
Настройка системы «Умный дом» и управление совокупностью технических устройств, обеспечивающих ее функционирование должны осуществлять посредством распространенных сегодня стандартных стационарных и мобильных устройств с дружественным интерфейсом. Необходимо, чтобы пользователь в любое удобное для себя время имел возможность получить информацию о состоянии тех или иных систем его дома независимо от расстояния до него, и при необходимости мог дать указание на включение, выключение или настройку данных систем как по отдельности, так и в целом. И все это в первую очередь должно обеспечиваться современными интерфейсными системами.
Таким образом, создание систем «умного дома» в совокупности с использованием современных средств обеспечения интерфейса между ними и пользователем следует считать одним из важных и актуальных направлений развития современных информационных технологий.
Цель и задачи
Целью выпускной квалификационной работы является разработка пользовательского web-интерфейса для управления электронными системами дома на основе комплекса аппаратно-программных средств Arduino. Требуется разработать web-интерфейс, который может быть использован в качестве ядра системы управления любыми электронными системами дома. Разрабатываемый web-интерфейс должен быть расширяемым, и, соответственно, обеспечивать возможность добавления новых и редактирования уже имеющихся модулей. Предполагается реализовать алгоритм работы web-сервиса для просмотра статуса электронного прибора (простой лампы и розетки), а также включения и выключения любых электронных систем.
Решаемые задачи:
1. Обзор наиболее рейтинговых систем «умного дома».
2. Анализ особенностей реализации известных комплексов управления электронными системами дома, используемых в настоящее время потребителями.
3. Изучение основных особенностей комплекса аппаратно-программных средств разработки Arduino.
4. Анализ подходов, традиционно используемых при проектировании пользовательских интерфейсов.
5. Анализ традиционных способов реализации управления системами дома.
6. Разработка требований к проектируемому пользовательскому web-интерфейсу.
7. Создание прототипа комплекса управления системами дома.
8. Отладка и тестирование разработанного сервиса, сравнение результатов работы с имеющимися аналогами.
Кроме того, в ходе выполнения работы предполагается решение ряда вспомогательных задач. В частности, изучить принципы разработки среды Arduino, а также принципы реализации систем управления умного дома и реализации сервера на Arduino.
Объект и предмет исследования
Объект исследования - системы дистанционного управления.
Предмет исследования - система управления умным домом с web-интерфейсом.
Для реализации поставленной задачи используется среда разработки Arduino. Создание пользовательского интерфейса выполняется на основе PHP. В процессе выполнения выпускной квалификационной работы будет разработан соответствующий web-сервис, подробное описание которого будет представлено в основной части пояснительной записки. Предполагается, что созданный web-сервис может быть использован на любых устройствах, работающих под управлением любой операционной системы. При этом данный сервис будет открытым для дальнейшей модификации, усовершенствования и расширения функциональных возможностей.
В процессе выполнения выпускной квалификационной работы были рассмотрены основные особенности разработки среды arduino, изучены различные подходы, используемые при создании пользовательских интерфейсов, а также методы и технологии необходимые для их создания. Проанализированы наиболее известные и популярные на сегодняшний день системы «умного дома», мобильные программные приложения, традиционно используемые для удаленного управления системами «умного дома». Кроме того, выполнен анализ плат Arduino для наиболее точного выбора платы для нашей системы. Разработаны требования к пользовательскому интерфейсу проектируемого приложения.
Выполнено создание базового варианта (макета) системы «умного дома», предназначенного для управления электронными системами дома, произведена его отладка и тестирование.
Разработанный комплекс позволяет пользователям удаленно управлять электронными системами дома, а также отслеживать состояние сигнализации.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
